1. SQL入门

1.1. SQL语言功能

可以把 SQL 语言按照功能划分成以下的 4 个部分：

1. DDL，英文叫做 Data Definition Language，也就是数据定义语言，它用来定义我们的数据库对象，包括数据库、数据表和列。通过使用 DDL，我们可以创建，删除和修改数据库和表结构。
2. DML，英文叫做 Data Manipulation Language，数据操作语言，我们用它操作和数据库相关的记录，比如增加、删除、修改数据表中的记录。
3. DCL，英文叫做 Data Control Language，数据控制语言，我们用它来定义访问权限和安全级别。
4. DQL，英文叫做 Data Query Language，数据查询语言，我们用它查询想要的记录，它是 SQL 语言的重中之重。在实际的业务中，我们绝大多数情况下都是在和查询打交道，因此学会编写正确且高效的查询语句，是学习的重点。

SQL 大小写的问题：

1. 表名、表别名、字段名、字段别名等都小写；
2. SQL 保留字、函数名、绑定变量等都大写。

1.2. DB、DBS 和 DBMS 的区别是什么

DBMS 的英文全称是 DataBase Management System，数据库管理系统，实际上它可以对多个数据库进行管理，所以你可以理解为 DBMS = 多个数据库（DB） + 管理程序。

DB 的英文是 DataBase，也就是数据库。数据库是存储数据的集合，你可以把它理解为多个数据表。

DBS 的英文是 DataBase System，数据库系统。它是更大的概念，包括了数据库、数据库管理系统以及数据库管理人员 DBA。

这里需要注意的是，虽然我们有时候把 Oracle、MySQL 等称之为数据库，但确切讲，它们应该是数据库管理系统，即 DBMS。

1.3. 常用DBMS和类型

数据库类型：

1. 关系型数据库：关系型数据库（RDBMS）就是建立在关系模型基础上的数据库，SQL 就是关系型数据库的查询语言。
2. 键值型数据库：键值型数据库通过 Key-Value 键值的方式来存储数据，其中 Key 和 Value 可以是简单的对象，也可以是复杂的对象。Key 作为唯一的标识符，优点是查找速度快，在这方面明显优于关系型数据库，同时缺点也很明显，它无法像关系型数据库一样自由使用条件过滤（比如 WHERE），如果你不知道去哪里找数据，就要遍历所有的键，这就会消耗大量的计算。键值型数据库典型的使用场景是作为内容缓存。Redis 是最流行的键值型数据库。
3. 文档型数据库：文档型数据库用来管理文档，在数据库中文档作为处理信息的基本单位，一个文档就相当于一条记录，MongoDB 是最流行的文档型数据库。
4. 搜索引擎：搜索引擎也是数据库检索中的重要应用，常见的全文搜索引擎有 Elasticsearch、Splunk 和 Solr。虽然关系型数据库采用了索引提升检索效率，但是针对全文索引效率却较低。搜索引擎的优势在于采用了全文搜索的技术，核心原理是“倒排索引”。
5. 列式数据库：列式数据库是相对于行式存储的数据库，Oracle、MySQL、SQL Server 等数据库都是采用的行式存储（Row-based），而列式数据库是将数据按照列存储到数据库中，这样做的好处是可以大量降低系统的 I/O，适合于分布式文件系统，不足在于功能相对有限。
6. 图形数据库：图形数据库，利用了图这种数据结构存储了实体（对象）之间的关系。最典型的例子就是社交网络中人与人的关系，数据模型主要是以节点和边（关系）来实现，特点在于能高效地解决复杂的关系问题。

SQL：

关系型数据库绝对是 DBMS 的主流，其中使用最多的 DBMS 分别是 Oracle、MySQL 和 SQL Server。

NoSQL：

NoSQL = No, SQL!

泛指非关系型数据库，键值型、文档型、搜索引擎、列式存储和图形数据库等都属于 NoSQL 阵营。

NoSQL 对 SQL 做出了很好的补充，它可以让我们在云计算时代，更好地使用数据库技术，比如快速读写，这样可以用低廉的成本，更方便进行扩展。

DBMS使用场景：

比如 Oracle 作为市场占有率最高的商用数据库软件，适合大型的跨国企业，而针对轻量级的桌面数据库，我们采用 Access 就可以了。对于免费开源的产品来说，可以选用 MySQL 或者 MariaDB。同时在 NoSQL 阵营中，我们也需要了解键值型、文档型、搜索引擎、列式数据库和图形数据库的区别。

2. SQL的执行方式

2.1. Oracle 中的 SQL 执行过程

SQL 在 Oracle 中的执行过程：

1. 语法检查：检查 SQL 拼写是否正确，如果不正确，Oracle 会报语法错误。
2. 语义检查：检查 SQL 中的访问对象是否存在。比如我们在写 SELECT 语句的时候，列名写错了，系统就会提示错误。语法检查和语义检查的作用是保证 SQL 语句没有错误。
3. 权限检查：看用户是否具备访问该数据的权限。
4. 共享池检查：共享池（Shared Pool）是一块内存池，最主要的作用是缓存 SQL 语句和该语句的执行计划。Oracle 通过检查共享池是否存在 SQL 语句的执行计划，来判断进行软解析，还是硬解析。那软解析和硬解析又该怎么理解呢？
5. 在共享池中，Oracle 首先对 SQL 语句进行 Hash 运算，然后根据 Hash 值在库缓存（Library Cache）中查找，如果存在 SQL 语句的执行计划，就直接拿来执行，直接进入“执行器”的环节，这就是软解析。
6. 如果没有找到 SQL 语句和执行计划，Oracle 就需要创建解析树进行解析，生成执行计划，进入“优化器”这个步骤，这就是硬解析。
7. 优化器：优化器中就是要进行硬解析，也就是决定怎么做，比如创建解析树，生成执行计划。
8. 执行器：当有了解析树和执行计划之后，就知道了 SQL 该怎么被执行，这样就可以在执行器中执行语句了。

共享池是 Oracle 中的术语，包括了库缓存，数据字典缓冲区等。库缓存这一个步骤，决定了 SQL 语句是否需要进行硬解析。为了提升 SQL 的执行效率，我们应该尽量避免硬解析，因为在 SQL 的执行过程中，创建解析树，生成执行计划是很消耗资源的。

在 Oracle 中，绑定变量是它的一大特色。绑定变量就是在 SQL 语句中使用变量，通过不同的变量取值来改变 SQL 的执行结果。这样做的好处是能提升软解析的可能性，不足之处在于可能会导致生成的执行计划不够优化，因此是否需要绑定变量还需要视情况而定。

2.2. MySQL 中的 SQL 执行过程

MySQL 是典型的 C/S 架构，即 Client/Server 架构，服务器端程序使用的mysqld 。整体的 MySQL 流程如下图所示：

MySQL 由三层组成：

• 连接层：客户端和服务器端建立连接，客户端发送 SQL 至服务器端；
• SQL 层：对 SQL 语句进行查询处理；
• 存储引擎层：与数据库文件打交道，负责数据的存储和读取。

其中 SQL 层与数据库文件的存储方式无关，SQL 层的结构：

1. 查询缓存：Server 如果在查询缓存中发现了这条 SQL 语句，就会直接将结果返回给客户端；如果没有，就进入到解析器阶段。需要说明的是，因为查询缓存往往效率不高，所以在 MySQL8.0 之后就抛弃了这个功能。
2. 解析器：在解析器中对 SQL 语句进行语法分析、语义分析。
3. 优化器：在优化器中会确定 SQL 语句的执行路径，比如是根据全表检索，还是根据索引来检索等。
4. 执行器：在执行之前需要判断该用户是否具备权限，如果具备权限就执行 SQL 查询并返回结果。在 MySQL8.0 以下的版本，如果设置了查询缓存，这时会将查询结果进行缓存。

SQL 语句在 MySQL 中的流程是：SQL 语句→缓存查询→解析器→优化器→执行器。在一部分中，MySQL 和 Oracle 执行 SQL 的原理是一样的。

与 Oracle 不同的是，MySQL 的存储引擎采用了插件的形式，每个存储引擎都面向一种特定的数据库应用环境。同时开源的 MySQL 还允许开发人员设置自己的存储引擎。

下面是一些常见的存储引擎：

1. InnoDB 存储引擎：它是 MySQL 5.5 版本之后默认的存储引擎，最大的特点是支持事务、行级锁定、外键约束等。
2. MyISAM 存储引擎：在 MySQL 5.5 版本之前是默认的存储引擎，不支持事务，也不支持外键，最大的特点是速度快，占用资源少。
3. Memory 存储引擎：使用系统内存作为存储介质，以便得到更快的响应速度。不过如果 mysqld 进程崩溃，则会导致所有的数据丢失，因此我们只有当数据是临时的情况下才使用 Memory 存储引擎。
4. NDB 存储引擎：也叫做 NDB Cluster 存储引擎，主要用于 MySQL Cluster 分布式集群环境，类似于 Oracle 的 RAC 集群。
5. Archive 存储引擎：它有很好的压缩机制，用于文件归档，在请求写入时会进行压缩，所以也经常用来做仓库。

数据库的设计在于表的设计， MySQL 的一大特色就是提供了各种存储引擎以供选择，不同的存储引擎有各自的使用场景，我们可以针对每张表选择适合的存储引擎。